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Physikalische Netzwerke

Physikalische Netzwerke II

Stabilität von Wasserstoff-Brückenbindungen: das Beispiel Polyvinylalkoholfasern

Abb.1
Polyvinylalkohol

Polyvinylalkohole (PVA) sind im Allgemeinen sehr gut wasserlöslich. Sie werden z.B. als Schutzkolloide, Emulgatoren oder Verdickungsmittel in kosmetischen Präparaten eingesetzt.

Wird jedoch eine konzentrierte PVA-Lösung durch eine Spinndüse in ein Fällbad gepresst und der entstandene Faden beim Aufwickeln um ein Mehrfaches seiner ursprünglichen Länge verstreckt, so bilden sich durch die Parallelorientierung der Ketten intermolekulare Wasserstoff-Brückenbindungen aus.

Abb.2
Vernetzung über Wasserstoffbrücken in Polyvinylalkoholfasern

Diese Bindungen sind so stabil, dass sich die Fasern auch in warmem Wasser nicht mehr lösen. Erst bei Siedetemperatur wird die Parallelorientierung der Ketten durch die verstärkte Molekülbewegung gestört. Die Wasserstoff-Brückenbindungen werden geschwächt. Nun können Wassermoleküle mit den Hydroxy-Gruppen des Polyvinylalkohols in Wechselwirkung treten und die physikalische Vernetzung wird aufgehoben. Die PVA-Fasern lösen sich auf.

Dies findet allerdings nicht statt, wenn die Fasern unter Zugspannung stehen, denn dadurch wird die Parallelanordnung der Moleküle aufrecht erhalten: Befestigt man ein Gewicht an einem Strang aus PVA-Fasern und senkt dieses langsam in ein Gefäß voll siedendem Wasser, so lösen sie sich erst dann auf, wenn das Gewicht den Boden berührt und somit die Zugspannung wegfällt.

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